Оптоэлектрондукинтеграциялоо ыкмасы
Интеграциясыфотоникажана электроника маалыматты иштетүү системаларынын мүмкүнчүлүктөрүн жакшыртууда, маалыматтарды тезирээк өткөрүү ылдамдыгында, энергияны аз сарптоодо жана компакттуураак түзмөктөрдү долбоорлоодо жана системаны долбоорлоо үчүн жаңы чоң мүмкүнчүлүктөрдү ачууда маанилүү кадам болуп саналат. Интеграциялоо ыкмалары жалпысынан эки категорияга бөлүнөт: монолиттүү интеграция жана көп чиптүү интеграция.
Монолиттик интеграция
Монолиттик интеграция фотондук жана электрондук компоненттерди бир эле негизге чыгарууну камтыйт, адатта шайкеш келген материалдарды жана процесстерди колдонот. Бул ыкма бир чиптин ичинде жарык менен электр энергиясынын ортосундагы үзгүлтүксүз интерфейсти түзүүгө багытталган.
Артыкчылыктары:
1. Өз ара байланыштагы жоготууларды азайтуу: Фотондорду жана электрондук компоненттерди жакын жайгаштыруу чиптен тышкаркы туташуулар менен байланышкан сигнал жоготууларын минималдаштырат.
2, Жакшыртылган өндүрүмдүүлүк: Катуу интеграция сигнал жолдорунун кыскарышына жана кечигүүнүн азайышынан улам маалыматтарды берүү ылдамдыгынын жогорулашына алып келиши мүмкүн.
3, Кичинекей өлчөм: Монолиттик интеграция өтө компакттуу түзмөктөрдү колдонууга мүмкүндүк берет, бул маалымат борборлору же колго кармалуучу түзмөктөр сыяктуу мейкиндик чектелүү колдонмолор үчүн өзгөчө пайдалуу.
4, энергия керектөөнү азайтуу: өзүнчө пакеттерге жана узак аралыкка туташтырууларга болгон муктаждыкты жок кылуу, бул энергияга болгон талаптарды бир топ азайтат.
Тапшырма:
1) Материалдардын шайкештиги: Жогорку сапаттагы электрондорду жана фотондук функцияларды колдогон материалдарды табуу кыйынга турушу мүмкүн, анткени алар көп учурда ар кандай касиеттерди талап кылат.
2, процесстин шайкештиги: Электрониканын жана фотондордун ар түрдүү өндүрүш процесстерин бир эле субстратка интеграциялоо, бир компоненттин иштешин начарлатпастан, татаал милдет болуп саналат.
4, Татаал өндүрүш: Электрондук жана фотононикалык структуралар үчүн талап кылынган жогорку тактык өндүрүштүн татаалдыгын жана баасын жогорулатат.
Көп чиптүү интеграция
Бул ыкма ар бир функция үчүн материалдарды жана процесстерди тандоодо көбүрөөк ийкемдүүлүккө мүмкүндүк берет. Бул интеграцияда электрондук жана фотондук компоненттер ар кандай процесстерден келип чыгат жана андан кийин бириктирилип, жалпы таңгакка же субстратка жайгаштырылат (1-сүрөт). Эми оптоэлектрондук чиптердин ортосундагы байланыш режимдерин санап көрөлү. Түз байланыш: Бул ыкма эки тегиз беттин түз физикалык байланышын жана байланышын камтыйт, адатта молекулярдык байланыш күчтөрү, жылуулук жана басым менен жеңилдетилет. Анын жөнөкөйлүгү жана жоготуулардын өтө аз байланышы бар, бирок так тегизделген жана таза беттерди талап кылат. Була/торчо байланышы: Бул схемада була же була массиви фотондук чиптин четине же бетине тегизделет жана байланыштырылат, бул жарыктын чиптин ичине жана сыртына туташтырылышына мүмкүндүк берет. Торчо ошондой эле вертикалдык байланыш үчүн колдонулушу мүмкүн, бул фотондук чип менен тышкы буланын ортосундагы жарыктын өткөрүү натыйжалуулугун жогорулатат. Кремний аркылуу өтүүчү тешиктер (TSV) жана микро-дөңсөөлөр: Кремний аркылуу өтүүчү тешиктер - бул кремний субстраты аркылуу вертикалдык өз ара байланыштар, бул чиптерди үч өлчөмдө үймөктөөгө мүмкүндүк берет. Микро-дөңгөч чекиттер менен айкалышып, алар электрондук жана фотондук чиптердин ортосунда жогорку тыгыздыктагы интеграцияга ылайыктуу, кабатталган конфигурацияларда электрдик байланыштарды түзүүгө жардам берет. Оптикалык ортомчу катмар: Оптикалык ортомчу катмар - бул чиптердин ортосунда оптикалык сигналдарды багыттоо үчүн ортомчу катары кызмат кылган оптикалык толкун өткөргүчтөрдү камтыган өзүнчө субстрат. Ал так тегиздөөнү жана кошумча пассивдүүоптикалык компоненттербайланыштын ийкемдүүлүгүн жогорулатуу үчүн интеграцияланышы мүмкүн. Гибриддик байланыш: Бул өнүккөн байланыш технологиясы чиптер менен жогорку сапаттагы оптикалык интерфейстердин ортосунда жогорку тыгыздыктагы электрдик байланыштарга жетүү үчүн түз байланышты жана микро-шок технологиясын айкалыштырат. Ал жогорку өндүрүмдүү оптоэлектрондук биргелешип интеграциялоо үчүн өзгөчө келечектүү. Ширетүүчү шоколь байланышы: Чипти ийүүгө окшош, ширетүүчү шоколь электрдик байланыштарды түзүү үчүн колдонулат. Бирок, оптоэлектрондук интеграциянын контекстинде, жылуулук стрессинен улам фотондук компоненттердин бузулушуна жол бербөөгө жана оптикалык тегиздөөнү сактоого өзгөчө көңүл буруу керек.
1-сүрөт: : Электрон/фотон чиптен чипке байланыш схемасы
Бул ыкмалардын пайдасы олуттуу: CMOS дүйнөсү Мур мыйзамындагы жакшыртууларды ээрчий бергендиктен, CMOS же Bi-CMOSтун ар бир муунун арзан кремний фотондук чипке тез ылайыкташтырууга, фотоника жана электроникадагы эң мыкты процесстердин пайдасын көрүүгө мүмкүн болот. Фотоника, адатта, өтө кичинекей структураларды жасоону талап кылбагандыктан (негизги өлчөмдөрү болжол менен 100 нанометр) жана түзмөктөр транзисторлорго салыштырмалуу чоң болгондуктан, экономикалык жагдайлар фотондук түзмөктөрдү акыркы продукт үчүн талап кылынган ар кандай өнүккөн электроникадан бөлөк, өзүнчө процессте өндүрүүгө түрткү берет.
Артыкчылыктары:
1, ийкемдүүлүк: электрондук жана фотондук компоненттердин эң жакшы иштешине жетүү үчүн ар кандай материалдарды жана процесстерди өз алдынча колдонсо болот.
2, процесстин жетилгендиги: ар бир компонент үчүн жетилген өндүрүш процесстерин колдонуу өндүрүштү жөнөкөйлөтүп, чыгымдарды азайта алат.
3, Оңой жаңыртуу жана тейлөө: Компоненттерди бөлүү бүтүндөй системага таасир этпестен, жеке компоненттерди оңой алмаштырууга же жаңыртууга мүмкүндүк берет.
Тапшырма:
1, өз ара байланыштын жоголушу: Чиптен тышкаркы туташуу кошумча сигналдын жоголушуна алып келет жана татаал тегиздөө процедураларын талап кылышы мүмкүн.
2, татаалдыгынын жана өлчөмүнүн жогорулашы: Жеке компоненттер кошумча таңгактоону жана өз ара байланыштарды талап кылат, бул чоңураак өлчөмдөргө жана потенциалдуу түрдө жогорку чыгымдарга алып келет.
3, жогорку энергия керектөө: Узунураак сигнал жолдору жана кошумча таңгактоо монолиттик интеграцияга салыштырмалуу энергия талаптарын жогорулатышы мүмкүн.
Жыйынтык:
Монолиттүү жана көп чиптүү интеграциянын ортосунда тандоо колдонмонун өзгөчө талаптарына, анын ичинде иштөө максаттарына, өлчөмдөрдүн чектөөлөрүнө, чыгымдарды эске алууга жана технологиянын жетилгендигине жараша болот. Өндүрүш татаалдыгына карабастан, монолиттүү интеграция өтө миниатюризацияны, аз энергия керектөөнү жана жогорку ылдамдыктагы маалыматтарды берүүнү талап кылган тиркемелер үчүн пайдалуу. Анын ордуна, көп чиптүү интеграция дизайндын ийкемдүүлүгүн жогорулатат жана учурдагы өндүрүш мүмкүнчүлүктөрүн колдонот, бул факторлор тыгызыраак интеграциянын артыкчылыктарынан ашып түшкөн тиркемелер үчүн ылайыктуу кылат. Изилдөө жүрүп жаткан сайын, ар бир ыкма менен байланышкан кыйынчылыктарды азайтуу менен системанын иштешин оптималдаштыруу үчүн эки стратегиянын элементтерин айкалыштырган гибриддик ыкмалар да изилденип жатат.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 8-июлу